Zamrzovanje in molekularno gibanje
Ko voda zamrzne, običajno preide iz tekočine v trdno stanje. Kot tekočina se molekule vode neprestano gibljejo, trkajo in prerivajo in nikoli ne ostanejo dolgo na enem mestu. Ko voda zamrzne, se molekule upočasnijo in usedejo na svoje mesto ter se postavijo v pravilne formacije, ki jih vidite kot kristale. Za čisto vodo se mora temperatura znižati na 32 stopinj Fahrenheita (nič stopinj Celzija). Za katero koli snov je temperatura, pri kateri pride do zmrzovanja, odvisna od sil, zaradi katerih se njene molekule držijo skupaj.
Lepljive molekule in ledišče
Vse molekule in atomi imajo sile, ki privlačijo eno drugo. Nekateri atomi, na primer ogljik, se zelo držijo drug za drugega; drugi, na primer helij, imajo zelo malo privlačne sile. Snovi z močnimi privlačnimi silami zmrznejo pri tisočih stopinjah Fahrenheita, medtem ko tiste, katerih sile so šibke, na primer dušik, zmrznejo pri zelo hladnih temperaturah. Privlačnost med molekulami vode je zmerna - niti šibka niti močna - zato voda zmrzne pri skromnih 32 stopinjah Fahrenheita.
Depresija ledišča
Če v vodo dodate druge snovi, na primer sladkor ali sol, temperatura pade pod 32 stopinj, preden začne nastajati led. Novo ledišče je odvisno od dodane snovi in od tega, koliko zmešate z vodo, zato mesta v nekaterih državah na ceste nanesejo sol, da pozimi odstranijo led in sneg. Kot drug primer vodka, mešanica vode in alkohola, ostane dlje časa tekoča, če jo hranimo v zamrzovalniku. Alkohol v vodki znatno zniža ledišče.
Zamrzovanje, širjenje in tvorba kristalov
Večina snovi se z ohlajanjem skrči ali zmanjša. Voda se krči le, dokler se ne spusti na 39 stopinj; pri hladnejših temperaturah se začne širiti. Ko se voda ohladi, se njene molekule upočasnijo in se uredijo tako, da obstajajo vrzeli med skupinami molekul. Ko se ohladijo, molekule tvorijo šesterokotne vzorce, ki sčasoma postanejo snežinke in sorodni kristali.
Sila širjenja ledu
Če steklenico napolnite do konca z vodo, jo zaprite s pokrovom, preden jo postavite v zamrzovalnik, saj se voda razširi, ko se ohladi. Sčasoma bo led počil steklenico. To velja tudi za posode iz močnih materialov, kot je železo; tlak, ki ga povzroča zmrzovanje vode, znaša 40.000 psi pri minus 7,6 stopinje Celzija (minus 22 stopinj Celzija).